[发明专利]一种星载微波散射计外定标方法

说明书

技术领域

本发明属于微波遥感技术领域，特别是涉及一种星载微波散射计外定标方法。

背景技术

定标技术是微波散射计系统设计中的一项关键技术。定标分为内定标与外定标，内定标主要是消除收发系统中各种参数变化带来的影响，提高后向散射系数测量的精度，它是提高后向散射系数测量精度的关键。外定标是消除雷达方程中还没有考虑进去的一些难以估计，又难以测试的参数的影响（如大气损耗等），达到定量测量的目的。同时外定标也可以实现对雷达天线方向图及一些参数的在轨测量。

到目前为止，星载微波散射计外定标的实现方法主要有：定标地面站（有源定标器）、海洋目标、陆地目标（亚马逊热带雨林）、星星交叉定标。其中除了1978年6月发射的SASS散射计没有采用有源定标器进行在轨外定标外，其余的散射计NSCAT、ASCAT及Seawinds散射计均运用了有源定标器技术实现了在轨的外定标。有源定标器技术是实现微波散射计在轨外定标的重要实现途径。

针对NSCAT散射计研制的有源定标器具有两种工作模式，即接收模式和发射模式，有源定标器主要由Ku波段的发射机和接收机组成，发射机和接收机共用一个天线，并有专用的计算系统控制模式的转换。当卫星飞过时，有源定标器在接收模式下接收星载微波散射计发射的信号，在发射模式下，发射已知的信号到星载微波散射计。

针对ASCAT散射计研制的有源定标器是一种具有高精度已知散射截面积的点目标，有源定标器接收到来自ASCAT散射计的发射信号后进行延时后，再把信号转发回星上。由于有源定标器采用的延时转发的方法（接收和发射不同时），有源定标器采用一个天线的结构形式。

Seawinds微波散射计研制的是只具有接收功能的被动点目标有源定标器。主要用于测量散射计的基本参数。

星载微波散射计的地面分辨单元较大，在外定标中，需要为星载微波散射计提供高散射截面积的点目标，一般要求外定标目标的散射截面积达到100dBm²以上。采用同时接收与转发的工作方式难度较大，因此目前的星载微波散射计有源定标器主要采用的是以下两种方式：

主动有源定标器接收来自散射计的信号并发射信号（已知信号或延时放大后的信号）到散射计，被动有源定标器主要是接收散射计的发射信号并进行数据存储，通过后续的处理软件，从存储的数据中获取散射计发射信号的相关参数。

以上的外定标方法主要不足为：其中针对NSCAT与ASCAT外定标设计方法，需要星载散射计结合有源定标器的设计进行相关的模式设计。针对Seawinds外定标设计的有源定标器为被动有源定标器的设计，主要用于测量散射计的基本参数，无法为星载微波散射计提供绝对的后向散射截面积。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的上述不足，提供一种星载微波散射计外定标方法，本方法采用同时收发的有源定标器完成外定标过程，实现了大散射截面（能达到100dBm²）、高精度的有源定标器。

本发明技术解决方案：

一种星载微波散射计外定标方法包括步骤如下：

（1）根据卫星的轨道参数计算卫星的过顶时间及有源定标器的天线指向，并将有源定标器的天线指向调整到指定位置；

（2）对有源定标器的接收通道和转发通道进行自校准，自校准分为3个支路进行，分别定义为校准支路1、2和3；所述的3个校准支路校准方法如下：

（a）利用支路1对接收通道进行校准，校准的定标信号依次经过接收通道前端和接收通道后端，最终进入处理器得到接收通道的输出功率，然后利用接收通道得到的功率与定标信号输入功率的比值完成对接收通道增益的校准；

接收通道增益G_re为：